(57)【要約】【課題】  電子部品をその特性の劣化を招来することなく、電子部品を長期間にわたり正常に作動させることができる気密信頼性に優れた電子部品収納用容器を提供すること。【解決手段】  上面に電子部品４を搭載するための搭載部を有する絶縁基体１と、絶縁基体１の上面に封止材３を介して電子部品４を覆うように接合された蓋体２とから成る電子部品収納用容器であって、蓋体２の絶縁基体１との接合部を矩形状とし、蓋体２の外側面から絶縁基体１の上面にかけて封止材３のフィレットを形成するとともに、蓋体２の角部におけるフィレットの大きさを他の部位よりも大きくした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に電子部品を搭載するための搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の上面に封止材を介して前記電子部品を覆うように接合された前記蓋体とから成る電子部品収納用容器であって、前記蓋体の前記絶縁基体との接合部を矩形状とし、前記蓋体の外側面から前記絶縁基体の上面にかけて前記封止材のフィレットを形成するとともに、前記蓋体の角部における前記フィレットの大きさを他の部位よりも大きくしたことを特徴とする電子部品収納用容器。
【請求項２】
前記封止材はガラスに無機フィラーを含有して成り、前記ガラスの軟化点を２７０℃〜３５０℃とし、前記無機フィラーの最大粒径を２０〜３０μｍかつ平均粒径が３〜４μｍとしたことを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用容器。
【請求項３】
前記封止材は前記蓋体の下面または前記絶縁基体の上面に、前記蓋体の角部が接合される部位が他の部位よりも厚くなるように被着されており、前記蓋体と前記絶縁基体とを接合することによって前記フィレットが形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電子部品収納用容器。
【請求項４】
前記蓋体の角部における下面または前記絶縁基体の上面における前記蓋体の角部が接合される部位を突出させたことを特徴とする請求項１記載の電子部品収納用容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体素子や圧電振動子等の電子部品を気密に封止して収容するための電子部品収納用容器に関し、特に封止材を用いて封止を行なう電子部品収納用容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体集積回路素子をはじめとする半導体素子あるいは水晶振動子，弾性表面波素子といった圧電振動子等の電子部品を収容するための電子部品収納用容器は、例えば酸化アルミニウム質焼結体等の電気絶縁材料から成り、その上面の略中央部に電子部品を搭載するための搭載部およびその周辺から下面にかけて導出されたタングステンやモリブデン等の高融点金属から成る複数個のメタライズ配線層を有する略平板状の絶縁基体と、それに対向する面の略中央部に電子部品を収容するための凹部を有する蓋体とから構成されている。
【０００３】
そして、電子部品が例えば圧電振動子の場合には、絶縁基体の搭載部に圧電振動子の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂を介して接着固定するとともに圧電振動子の各電極をメタライズ配線層に電気的に接続し、しかる後、絶縁基体の上面に蓋体を低融点ガラスから成る封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る電子部品収納用容器内部に圧電振動子を気密に収納することによって最終製品としての電子部品装置と成る。
【０００４】
なお、絶縁基体に蓋体を接合させる封止材としては、例えば酸化鉛５６〜６６質量％、酸化ホウ素４〜１４質量％、酸化珪素１〜６質量％、酸化亜鉛０．５〜３質量％および酸化ビスマス０．５〜５質量％を含むガラス成分に、フィラーとしてコージェライト系化合物を１０〜２０質量％添加した鉛系のガラスが使用されている。
【特許文献１】特開平５−１２１５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近時のデジタル家電の普及に伴い電子部品の搭載用途が拡大し、自動車への電子部品の搭載が増加する中、電子部品収納用容器の高い気密信頼性が要求されている。そして、ガラス封止の電子部品収納用容器においても高い気密信頼性が要求されており、上面に電子部品１４を電気的に接続するための配線導体１６を有する絶縁基体１１と、絶縁基体１１の上面に接合され、絶縁基体１１との間の空間に電子部品１４をガラスから成る封止材１３で気密に収納する蓋体１２とから成り、絶縁基体１１への蓋体１２の封着の際に加重を加えることにより、封着の接合面積を増加し高い気密信頼性を有する電子部品収納用容器が考案されている（図４参照）。
【０００６】
しかしながら、この電子部品収納用容器では、絶縁基体１１に蓋体１２を接合させる際の加重により、封止材１３の軟化温度付近で電子部品収納用容器の封着が完了し、その後の封止材１３の溶融温度との温度差または電子部品１４を接着固定する導電性樹脂１５からのガス発生により封止内圧が発生し、図３のように溶融した封止材１３が封止内圧で押し出され、封着の接合面積が減少し、電子部品収納用容器の気密信頼性を著しく低下させる場合があった。
【０００７】
そして、このような気密信頼性の低い電子部品収納用容器を外部電気回路基板へ実装すると、外部電気回路基板の変形や外部からの衝撃等で電子部品収納用容器に応力が加わった場合、封止材１３にクラックが入り、収納された電子部品１４の気密信頼性を損なうという問題点を有していた。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑み案出されたものであり、その目的は電子部品をその特性の劣化を招来することなく、電子部品を長期間にわたり正常に作動させることができる気密信頼性に優れた電子部品収納用容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電子部品収納用容器は、上面に電子部品を搭載するための搭載部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の上面に封止材を介して前記電子部品を覆うように接合された前記蓋体とから成る電子部品収納用容器であって、前記蓋体の前記絶縁基体との接合部を矩形状とし、前記蓋体の外側面から前記絶縁基体の上面にかけて前記封止材のフィレットを形成するとともに、前記蓋体の角部における前記フィレットの大きさを他の部位よりも大きくしたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の電子部品収納用容器において好ましくは、前記封止材はガラスに無機フィラーを含有して成り、前記ガラスの軟化点を２７０℃〜３５０℃とし、前記無機フィラーの最大粒径を２０〜３０μｍかつ平均粒径が３〜４μｍとしたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の電子部品収納用容器において好ましくは、前記封止材は前記蓋体の下面または前記絶縁基体の上面に、前記蓋体の角部が接合される部位が他の部位よりも厚くなるように被着されており、前記蓋体と前記絶縁基体とを接合することによって前記フィレットが形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の電子部品収納用容器において好ましくは、前記蓋体の角部における下面または前記絶縁基体の上面における前記蓋体の角部が接合される部位を突出させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電子部品収納用容器によれば、蓋体の絶縁基体との接合部を矩形状とし、蓋体の外側面から絶縁基体の上面にかけて封止材のフィレットを形成するとともに、蓋体の角部におけるフィレットの大きさを他の部位よりも大きくしたことから、外部電気回路基板であるボードに電子部品収納用容器を実装する際に加わる熱応力、およびボードに実装した後のボードの変形等で加わる機械的応力に対して、特に応力が集中する蓋体の角部における絶縁基体と蓋体との接合を非常に強固にすることができる。その結果、気密信頼性の高い電子部品収納用容器とすることができる。
【００１４】
本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材はガラスに無機フィラーを含有して成り、ガラスの軟化点を２７０℃〜３５０℃とし、無機フィラーの最大粒径を２０〜３０μｍかつ平均粒径が３〜４μｍとしたことから、絶縁基体と蓋体とを封止材を介して接合させ、絶縁基体と蓋体とから成る電子部品収納用容器内部に電子部品を気密に収容する際、比較的低温で封止材を溶融することができるので、接合時の熱が内部に収容する電子部品に作用するのを有効に抑制することができる。その結果、電子部品を長期にわたり正常に作動させることが可能となる。
【００１５】
また、比較的低温で接合できるので、２次実装時（半田による外部電気回路基板への実装時）の熱で封止材が再溶融し蓋体と絶縁基体とがずれ動くことによる不具合が発生するのを有効に防止できる。
【００１６】
さらに、封止材を介して絶縁基体上に載置した蓋体に圧力を加えて絶縁基体と蓋体とを接合させる際、無機フィラーが蓋体と絶縁基体との間のスペーサーとして有効に機能し、蓋体と絶縁基体とを接合する封止材の厚さを均一にすることができ、蓋体の傾きを防止して接合強度のばらつきを有効に防止できる。よって、蓋体と絶縁基体との接合強度が強固なものとなり、収納された電子部品の気密信頼性を損なうことはなく、電子部品を長期にわたり正常に作動させることが可能となる。
【００１７】
本発明の電子部品収納用容器によれば、封止材は蓋体の下面または絶縁基体の上面に、蓋体の角部が接合される部位が他の部位よりも厚くなるように被着されており、蓋体と絶縁基体とを接合することによってフィレットが形成されていることから、蓋体と絶縁基体との接合が蓋体の角部から始まり辺の中央部で完了するまでの時間差が生じ、接合時の内部圧力の発生を有効に防止することができる。その結果、気密信頼性が極めて高い電子部品収納用容器とすることができる。
【００１８】
また、絶縁基体への蓋体の接合の際の加重により、厚みの大きい角部の接合材を良好に押し出し、蓋体角部における接合材のフィレットを容易かつ良好に大きく形成することができる。その結果、気密信頼性が極めて高い電子部品収納用容器とすることができる。
【００１９】
本発明の電子部品収納用容器によれば、蓋体の角部における下面または絶縁基体の上面における蓋体の角部が接合される部位を突出させたことから、絶縁基体への蓋体の接合の際の加重が角部の封止材に強く加わり、封止材を外周部および内周部に押し出し、角部の封止材の接合面積を増加させるとともに、大きな接合材のフィレットを容易かつ良好に形成することができ、その結果、気密信頼性が極めて高い電子部品収納用容器とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明の電子部品収納用容器を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す断面図である。なお、この図においては、電子部品が水晶振動子等の圧電振動子であり、電子部品収納用容器が圧電振動子収納用容器である場合の例を示している。
【００２２】
この図において１は絶縁基体、２は蓋体であり、主に絶縁基体１と蓋体２とで圧電振動子４（電子部品）を収容するための電子部品収納用容器が構成される。
【００２３】
絶縁基体１は、上面に凹部を有する略直方体で、その凹部の底面に圧電振動子４を搭載するための搭載部が設けてあり、この搭載部には、圧電振動子４が導電性樹脂５を介して接着固定される。なお、絶縁基体１は、例えば、その縦方向の寸法が１．５〜７．０ｍｍ、横方向の寸法が１．０〜５．０ｍｍ、高さが０．３〜１．５ｍｍ程度であり、また、絶縁基体１の上面の凹部周囲の、後述する蓋体２との接合面の幅が０．２５〜０．７ｍｍ程度となっている。
【００２４】
このような絶縁基体１は、酸化アルミニウム質焼結体やムライト質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体，炭化珪素質焼結体等の電気絶縁材料から成り、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合であれば、酸化アルミニウム，酸化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機バインダ，溶剤，可塑剤，分散剤等を添加混合して泥漿物を作り、この泥漿物を従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等のシート成形法を採用しシート状に成形してセラミックグリーンシート（セラミック生シート）を得、しかる後、それらセラミックグリーンシートに適当な打ち抜き加工を施すとともにこれを複数枚積層し、約１６００℃の高温で焼成することによって製作される。
【００２５】
また、絶縁基体１には搭載部近傍から底面にかけて複数個の配線導体６が被着形成されている。そして、この配線導体６の搭載部の近傍に位置する部位には圧電振動子４の各電極が導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂５を介して電気的に接続され、また絶縁基体１の底面に導出された部位には外部電気回路の配線導体（図示せず）が半田等のろう材を介して取着される。
【００２６】
なお、配線導体６は、例えば、タングステン，モリブデン，マンガン等の高融点金属粉末に適当な有機溶剤，溶媒，可塑剤等を添加混合して得た金属ペーストを従来周知のスクリーン印刷法等の厚膜手法を採用して絶縁基体１となるセラミックグリーンシートにあらかじめ印刷塗布しておき、これをセラミックグリーンシートと同時に焼成することによって絶縁基体１の上面から底面にかけて所定パターンに被着形成される。また、配線導体６はその表面にニッケル，金等の良導電性で耐蝕性およびろう材との濡れ性が良好な金属をめっき法により１〜２０μｍの厚みに被着させておくと、配線導体６の酸化腐蝕を有効に防止することができるとともに配線導体６と圧電振動子４との導電性樹脂５による接続および配線導体６と外部電極とのろう付けを極めて強固となすことができる。
【００２７】
また、導電性樹脂５は、例えば導電性エポキシ樹脂等から成り、絶縁基体１の搭載部に導電性樹脂５を介して圧電振動子４を載置させ、しかる後、導電性樹脂５に熱硬化処理を施し熱硬化させることによって、圧電振動子４を絶縁基体１に接着固定させる役目をはたす。
【００２８】
さらに、絶縁基体１の上面には蓋体２が封止材３を介して接合され、これによって絶縁基体１と蓋体２とから成る電子部品収納用容器の内部に圧電振動子４が気密に収容される。
【００２９】
なお、絶縁基体１および蓋体２は、絶縁基体１の上面に電子部品４を収納するための凹部を形成しておき、この凹部を塞ぐように平板状あるいは下面に凹部を有する蓋体２を接合するような構成とし得る。または、絶縁基体１を平板状とし、下面に電子部品を収納するための凹部を有する蓋体を絶縁基体１の上面に接合するような構成としてもよい。
【００３０】
また、蓋体２の外側面から絶縁基体１の上面にかけて封止材３のフィレットを形成させるために絶縁基体１の上面の外周部が蓋体２の下面の外周部よりも外側に位置するようにしておく必要がある。好ましくは、蓋体２の下面の外形寸法は絶縁基体１の上面の外形寸法よりも０．０５〜０．２０ｍｍ小さいことが好ましい。これにより、蓋体２の角部においても十分大きな封止材３のフィレットを形成できる。
【００３１】
また、蓋体２は、酸化アルミニウム質焼結体や窒化アルミニウム質焼結体，窒化珪素質焼結体，炭化珪素質焼結体，ムライト質焼結体等の電気絶縁材料から成る。蓋体２が、例えば酸化アルミニウム質焼結体から成る場合、酸化アルミニウムや窒化珪素，酸化マグネシウム，酸化カルシウム等の原料粉末を所定のプレス金型内に充填するとともに一定圧力でプレスして成形し、しかる後、この成形品を約１５００℃の温度で焼成することによって製作される。
【００３２】
本発明の電子部品収納用容器は、蓋体２の絶縁基体１との接合部を長方形状などの矩形状とし、蓋体２の外側面から絶縁基体１の上面にかけて封止材３のフィレットを形成するとともに、蓋体２の角部におけるフィレットの大きさを他の部位よりも大きくしている。これにより、外部電気回路基板であるボードに電子部品収納用容器を実装する際に加わる熱応力、およびボードに実装した後のボードの変形等で加わる機械的応力に対して、特に応力が集中する蓋体２の角部における絶縁基体１と蓋体２との接合を非常に強固にすることができる。その結果、気密信頼性の高い電子部品収納用容器とすることができる。
【００３３】
なお、蓋体２の角部におけるフィレットの大きさが他の部位よりも大きいというのは、フィレットの傾斜部分の上下方向の長さが蓋体２の角部において他の部位（蓋体２の辺部の中央部）よりも大きいことをいう。
【００３４】
封止材３はガラスや樹脂、ろう材等を用いることができる。絶縁基体１や蓋体２がセラミックスから成る場合、気密性を良好とする観点からは、ガラスを用いるのが好ましい。このようなガラスとしては、例えば、酸化鉛５０〜６５質量％、フッ化鉛１０〜３０質量％、酸化硼素２〜１０質量％、酸化亜鉛１〜６質量％および酸化ビスマス１０〜２０質量％を含むガラス成分にフィラーとしてチタン酸鉛系化合物を外添加で２６〜４５質量％添加したものが好適である。この封止材３は、そのガラス軟化温度を３００℃以下と低くすることができ、絶縁基体１と蓋体２とを封止材３を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る電子部品収納用容器内部に圧電振動子４を気密に収容する際、封止材３を溶融させる熱が内部に収容する圧電振動子４に作用しても圧電振動子４の特性に劣化を招来することはなく、その結果、圧電振動子４を長期間にわたり正常、かつ安定に作動させることが可能となる。
【００３５】
また、封止材３がガラスとフィラーとから成る場合、耐湿性に優れていることから大気中に含まれる水分が封止材３を介して電子部品収納用容器内部に浸入しようとしても、その水分の浸入は有効に阻止され、その結果、電子部品収納用容器内部に収容する圧電振動子４の表面電極が酸化腐蝕されることは殆どなく、圧電振動子４を正常に作動させることも可能となる。
【００３６】
絶縁基体１と蓋体２との接合封止は、まず封止材３を蓋体２の下面または絶縁基体１の上面の接合領域に従来周知のスクリーン印刷法等を採用して予め被着させておき、これを封止材３の軟化点以上の温度で加熱して蓋体２の下面または絶縁基体１の上面の接合領域に溶融させて被着させ、次に、絶縁基体１の搭載部に圧電振動子４を導電性樹脂５を介して接着固定し、さらに、絶縁基体１の接合面に蓋体２をその接合面が重なるように載置し、一定の加重を蓋体２に掛けた状態で封止材３の溶融温度（軟化点＋４０℃程度）にて窒素雰囲気中で熱処理することによって行なわれる。
【００３７】
蓋体２の下面または絶縁基板１の上面に予め溶融被着された封止材３の厚さは、０．１〜０．３ｍｍの範囲としておくことが好ましい。封止材の厚さが０．１ｍｍ未満では封止後に蓋体の全周にわたり蓋体２の外側面に封止材３のフィレットを形成することが困難となる傾向がある。他方、封止材３の厚さが０．３ｍｍを超えると封止材３が過多となり、内部に搭載された圧電振動子４に封止材３が付着する不具合が発生する傾向がある。従って、蓋体２の下面または絶縁基板１の上面に予め溶融被着された封止材３の厚さは、０．１〜０．３ｍｍの範囲としておくことが好ましい。
【００３８】
好ましくは、封止材３はガラスに無機フィラーを含有して成り、ガラスの軟化点を２７０℃〜３５０℃とし、無機フィラーの最大粒径を２０〜３０μｍかつ平均粒径が３〜４μｍとするのがよい。これにより、絶縁基体１と蓋体２とを封止材３を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る電子部品収納用容器内部に電子部品４を気密に収容する際、比較的低温で封止材３を溶融することができるので、接合時の熱が内部に収容する電子部品４に作用するのを有効に抑制することができる。その結果、電子部品４を長期にわたり正常に作動させることが可能となる。
【００３９】
また、比較的低温で接合できるので、２次実装時（半田による外部電気回路基板への実装時）の熱で封止材３が再溶融し蓋体２と絶縁基体１とがずれ動くことによる不具合が発生するのを有効に防止できる。
【００４０】
さらに、封止材３を介して絶縁基体１上に載置した蓋体２に圧力を加えて絶縁基体１と蓋体２とを接合させる際、無機フィラーが蓋体２と絶縁基体１との間のスペーサーとして有効に機能し、蓋体２と絶縁基体１とを接合する封止材３の厚さを均一にすることができ、蓋体２の傾きを防止して接合強度のばらつきを有効に防止できる。よって、蓋体２と絶縁基体１との接合強度が強固なものとなり、収納された電子部品４の気密信頼性を損なうことはなく、電子部品４を長期にわたり正常に作動させることが可能となる。
【００４１】
また好ましくは、図２（ａ）に蓋体２の断面図および図２（ｂ）に蓋体２の下面図を示すように、封止材３は蓋体２の下面または絶縁基体１の上面に、蓋体２の角部が接合される部位が他の部位よりも厚くなるように予め被着されているのがよい。好ましくは、蓋体２の角部が接合される部位の封止材３の厚みが他の部位の厚みよりも０．１〜０．２ｍｍ大きいのがよい。これにより、蓋体２と絶縁基体１との接合が蓋体２の角部から始まり辺の中央部で完了するまでの時間差が生じ、接合時の内部圧力の発生を有効に防止することができる。その結果、気密信頼性が極めて高い電子部品収納用容器とすることができる。
【００４２】
また、絶縁基体１への蓋体２の接合の際の加重により、厚みの大きい角部の接合材３を良好に押し出し、蓋体２角部における接合材３のフィレットを容易かつ良好に大きく形成することができる。その結果、気密信頼性が極めて高い電子部品収納用容器とすることができる。
【００４３】
また好ましくは、図３（ａ）に蓋体２の断面図および図３（ｂ）に蓋体２の下面図を示すように、蓋体２の角部における下面または絶縁基体１の上面における蓋体２の角部が接合される部位を突出させているのがよい。これにより、絶縁基体１への蓋体２の接合の際の加重が角部の封止材３に強く加わり、封止材３を外周部および内周部に押し出し、角部の封止材３の接合面積を増加させるとともに、大きな接合材３のフィレットを容易かつ良好に形成することができ、その結果、気密信頼性が極めて高い電子部品収納用容器とすることができる。
【００４４】
かくして本発明の電子部品収納用容器によれば、絶縁基体１の搭載部に圧電振動子４の一端を導電性エポキシ樹脂等から成る導電性樹脂５を介して接着固定するとともに圧電振動子４の各電極を配線導体６に電気的に接続させ、しかる後、絶縁基体１の搭載部を覆うように蓋体２を封止材３を介して接合させ、絶縁基体１と蓋体２とから成る電子部品収納用容器内部に圧電振動子４を気密に収納することによって最終製品としての圧電振動装置が完成する。
【００４５】
なお、本発明は上述の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば上述の例では圧電振動子を収納するための電子部品収納用容器を示したが、本発明は半導体素子を収容するための半導体素子収容用容器にも適用し得るものでる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）は本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の一例を示す上面図、（ｂ）は（ａ）の電子部品収納用容器の断面図である。
【図２】（ａ）は図１の電子部品収納用容器に用いられる蓋体の断面図、（ｂ）は（ａ）の蓋体の下面図である。
【図３】（ａ）は本発明の電子部品収納用容器の実施の形態の他の例における蓋体の断面図、（ｂ）は（ａ）の蓋体の下面図である。
【図４】（ａ）は従来の電子部品収納用容器の上面図であり、（ｂ）は（ａ）の電子部品収納用容器の断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・・・・絶縁基体
２・・・・・・蓋体
３・・・・・・封止材
４・・・・・・電子部品（圧電振動子）
５・・・・・・導電性樹脂
６・・・・・・配線導体
【図１】
2006237272.tif 000003
【図２】
2006237272.tif 000004
【図３】
2006237272.tif 000005
【図４】
2006237272.tif 000006